JP2006104261A - Method for reforming hydrocarbon-based heavy raw material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石油精製において生じた蒸留残渣等の重質油、オイルシェール等の天然重質油、プラスチック廃棄物、石炭、コールタール等の炭化水素系重質原料を改質処理する炭化水素系重質原料の改質方法に関する。 The present invention relates to a hydrocarbon system for reforming heavy oils such as distillation residues generated in petroleum refining, natural heavy oils such as oil shale, plastics waste, hydrocarbon heavy materials such as coal, coal tar, etc. The present invention relates to a method for reforming heavy materials.
この種の炭化水素系重質原料の改質方法としては、炭化水素資源(炭化水素系重質原料)を超臨界水中で一次分解(一次熱分解)して軽油等の基材となる改質生成物を得ると共に、当該一次分解で残った残留成分(残留重質成分)をより高温の超臨界水中で二次分解(二次熱分解)することにより、水素を主成分とするガスを発生させ、二次分解で残留した残留成分を燃焼させる方法が知られている(例えば、特許文献1)。 As a method for reforming this kind of hydrocarbon heavy raw material, hydrocarbon resources (hydrocarbon heavy raw material) are primarily decomposed (superheated) in supercritical water to become a base material such as light oil. In addition to obtaining the product, the residual component (residual heavy component) remaining in the primary decomposition is subjected to secondary decomposition (secondary thermal decomposition) in higher-temperature supercritical water to generate a gas mainly composed of hydrogen. And a method of burning the residual components remaining in the secondary decomposition is known (for example, Patent Document 1).
上記炭化水素系重質原料の改質方法においては、一次分解により、沸点の比較的低い改質生成物を回収することができる。この場合、一次分解の温度を上昇させることにより、改質生成物の回収割合を増加させることができる。 In the reforming method of the hydrocarbon heavy material, a reformed product having a relatively low boiling point can be recovered by primary decomposition. In this case, the recovery rate of the reformed product can be increased by increasing the primary decomposition temperature.
しかし、一次分解温度を上昇させた場合には、炭化水素資源の分解が過度に進行するため、炭化水素資源に含有されている硫黄、窒素、種々の金属等の不純物が改質生成物に混入する割合が多くなる。しかも、一次分解における残留成分は、粘度が高くなることから、当該一次分解領域に堆積しやすくなると共に、当該一次分解領域を構成する装置内を閉塞する原因にもなる。 However, when the primary decomposition temperature is raised, the decomposition of hydrocarbon resources proceeds excessively, so impurities such as sulfur, nitrogen, and various metals contained in the hydrocarbon resources are mixed into the reformed product. The ratio to do increases. In addition, since the residual component in the primary decomposition has a high viscosity, it easily accumulates in the primary decomposition region, and also causes the inside of the apparatus constituting the primary decomposition region to be blocked.
また、一次分解温度を低下させた場合には、不純物が改質生成物に混入する割合が低下すると共に、残留成分の粘度が低くなり、当該残留成分の取り扱いが簡単になる等の利点があるが、製品油の基材となる改質生成物の回収割合が低下してしまうという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽油等の価値の高い製品油の基材となる改質生成物を多く回収することができると共に、改質生成物への不純物の混入量を低減することができ、また残留重質成分の取り扱いが簡単な炭化水素系重質原料の改質方法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to recover a large amount of a reformed product that becomes a base of product oil having high value such as light oil, and to mix impurities into the reformed product. It is an object of the present invention to provide a method for reforming a hydrocarbon-based heavy feedstock that can reduce the amount and that can easily handle residual heavy components.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、炭化水素系重質原料に対して軽質化を伴う改質処理を行う炭化水素系重質原料の改質方法であって、上記炭化水素系重質原料を、水蒸気を含む300〜500℃の第1の熱分解領域に投入して改質処理を行った後、上記第1の熱分解領域において上記炭化水素系重質原料から熱分解により分離された軽質成分を上記水蒸気と共に400〜600℃の第2の熱分解領域に移行させて更に改質処理し、改質生成物とすることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is a method for reforming a hydrocarbon-based heavy raw material in which a hydrocarbon-based heavy raw material is subjected to a reforming process accompanied by lightening, The hydrogen-based heavy raw material is charged into the first pyrolysis region containing 300 to 500 ° C. containing water vapor and subjected to the reforming treatment, and then heat is generated from the hydrocarbon-based heavy raw material in the first pyrolysis region. The light component separated by the decomposition is transferred to the second thermal decomposition region of 400 to 600 ° C. together with the water vapor and further reformed to obtain a reformed product.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記第1の熱分解領域において上記炭化水素系重質原料から熱分解により分離された上記軽質成分以外の残留重質成分を上記第1の熱分解領域以下の温度で当該第1の熱分解領域から排出することを特徴としている。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、上記第1の熱分解領域から排出された上記残留重質成分を酸化反応領域に移行させ、この酸化反応領域において上記残留重質成分を酸化させることによって生じた酸化反応熱を上記第1の熱分解領域及び/又は上記第2の熱分解領域の加熱に用いることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the residual heavy component discharged from the first thermal decomposition region is transferred to an oxidation reaction region, and the residual weight is transferred in the oxidation reaction region. The heat of oxidation reaction generated by oxidizing the quality component is used for heating the first pyrolysis region and / or the second pyrolysis region.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、上記酸化反応領域において上記残留重質成分の酸化反応によって生じた高温流体を、上記第1の熱分解領域及び/又は上記第2の熱分解領域に供給し、当該第1の熱分解領域及び/又は第2の熱分解領域の加熱に用いることを特徴としている。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載の発明において、上記第1の熱分解領域、上記第2の熱分解領域及び上記酸化反応領域を同一の反応容器内に配置し、上記酸化反応領域で発生した高温流体を上記第1の熱分解領域内及び/又は上記第2の熱分解領域内に直接供給することを特徴としている。
Invention of
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の発明において、上記高温流体を、上記残留重質成分の部分酸化反応により発生させることを特徴としている。 A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of the fourth or fifth aspect, the high temperature fluid is generated by a partial oxidation reaction of the residual heavy component.
上記のように構成された請求項1〜6に記載の発明によれば、炭化水素系重質原料を300〜500℃の第1の熱分解領域に投入することによって、沸点の比較的低い軽質成分を取り出すことができる。この場合、第1の熱分解領域の温度が300℃以上に設定されているので、充分な量の軽質成分を取り出すことができる。また、第1の熱分解領域の温度が500℃以下に設定されているので、炭化水素系重質原料に含有されている硫黄、窒素、種々の金属等の不純物や、コークスの発生しやすい成分が軽質成分に混入する割合を低減することができる。 According to the invention described in claims 1 to 6 configured as described above, by introducing the hydrocarbon-based heavy raw material into the first thermal decomposition region at 300 to 500 ° C., the lightness having a relatively low boiling point. Ingredients can be removed. In this case, since the temperature of the first pyrolysis region is set to 300 ° C. or higher, a sufficient amount of light components can be taken out. In addition, since the temperature of the first pyrolysis region is set to 500 ° C. or less, impurities such as sulfur, nitrogen, various metals and the like that are likely to generate coke are contained in the hydrocarbon heavy material. Can be reduced in the light components.
そして、第1の熱分解領域で分離した軽質成分を水蒸気と共に第2の熱分解領域に移行させ当該第2の熱分解領域で更に熱分解することにより、当該軽質成分をさらに軽質化した改質生成物を得ることができる。この場合、第2の熱分解領域の温度が400℃以上に設定されているので、軽質成分の更なる軽質化、脱硫等の改質によって改質生成物を得ることができる。従って、軽油等の価値の高い製品油の基材となる改質生成物を多く回収することができる。 Then, the light component separated in the first pyrolysis region is transferred to the second pyrolysis region together with water vapor and further pyrolyzed in the second pyrolysis region, thereby further reducing the light component. A product can be obtained. In this case, since the temperature of the second pyrolysis region is set to 400 ° C. or higher, a modified product can be obtained by further lightening or desulfurization of the light component. Therefore, it is possible to recover a large amount of the reformed product that becomes a base of product oil having high value such as light oil.
また、第2の熱分解領域の温度が600℃以下に設定されているので、軽質成分におけるコーキングの発生を充分抑えることができる。なお、このコーキングの発生については、上述した第1の熱分解領域においてコークスの発生しやすい成分が軽質成分に混入する割合が低減されていることからも、抑えることができる。従って、上述した不純物及びコークスの極めて少ない改質生成物を得ることができる。 Moreover, since the temperature of the second thermal decomposition region is set to 600 ° C. or less, the occurrence of coking in the light component can be sufficiently suppressed. Note that the occurrence of coking can also be suppressed because the proportion of the components that easily generate coke mixed with the light components in the first thermal decomposition region described above is reduced. Therefore, a modified product with very little impurities and coke can be obtained.
請求項2に記載の発明によれば、第1の熱分解領域において分離された軽質成分以外の残留重質成分を第1の熱分解領域以下の温度で当該第1の熱分解領域から排出するようになっているので、第1の熱分解領域が500℃以下に抑えられていることと相まって、残留重質成分が過度に加熱されるのを防ぐことができる。このため、残留重質成分の粘度が高くなるのを防止することができるので、残留重質成分が第1の熱分解領域に堆積したり、当該第1の熱分解領域を閉塞したりするのを防止することができる。従って、残留重質成分の取り扱いが簡単になる。 According to the second aspect of the present invention, residual heavy components other than the light components separated in the first pyrolysis region are discharged from the first pyrolysis region at a temperature equal to or lower than the first pyrolysis region. Therefore, it is possible to prevent the residual heavy component from being excessively heated in combination with the first thermal decomposition region being suppressed to 500 ° C. or lower. For this reason, since it is possible to prevent the viscosity of the residual heavy component from being increased, the residual heavy component is deposited in the first pyrolysis region or the first pyrolysis region is blocked. Can be prevented. Therefore, handling of residual heavy components is simplified.
なお、上記第1の熱分解領域以下の温度としては、100〜500℃とすることが好ましい。その理由は、100℃未満では残留重質成分の粘度が高くなり第1の熱分解領域からの排出が困難になるからであり、500℃超では残留重質成分の過度の加熱や、当該残留重質成分のコーキングの発生によって粘度が高くなり、この場合も第1の熱分解領域からの排出が困難になるからである。 In addition, as temperature below the said 1st thermal decomposition area | region, it is preferable to set it as 100-500 degreeC. The reason is that if it is less than 100 ° C, the viscosity of the residual heavy component becomes high and it becomes difficult to discharge from the first pyrolysis region. If it exceeds 500 ° C, excessive heating of the residual heavy component or the residual This is because the viscosity increases due to the caulking of the heavy component, and in this case, it is difficult to discharge from the first pyrolysis region.
請求項3に記載の発明によれば、第1の熱分解領域から排出した残留重質成分を酸化反応領域で酸化させ、その酸化反応熱を第1の熱分解領域及び/又は第2の熱分解領域の加熱に用いているので、残留重質成分を炭化水素系重質原料を改質するための熱源として有効に利用することができると共に、最終的に廃棄物となる残渣の低減を図ることができる。 According to the third aspect of the present invention, the residual heavy component discharged from the first thermal decomposition region is oxidized in the oxidation reaction region, and the oxidation reaction heat is converted into the first thermal decomposition region and / or the second heat. Since it is used for heating the cracking zone, the residual heavy components can be used effectively as a heat source for reforming hydrocarbon heavy materials, and the residue that will eventually become waste is reduced. be able to.
請求項4に記載の発明によれば、残留重質成分の酸化反応によって生じた高温流体を、酸化反応領域から第1の熱分解領域及び/又は第2の熱分解領域に直接供給し、当該第1の熱分解領域及び/又は第2の熱分解領域の加熱に用いているので、酸化反応で生成した熱を効率良く上記各熱分解領域に供給することができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、第1の熱分解領域、第2の熱分解領域及び酸化反応領域を同一の反応容器内に配置し、酸化反応領域で発生した高温流体を第1の熱分解領域内及び/又は第2の熱分解領域内に直接供給しているので、炭化水素系重質原料を改質するべく構成する装置のコンパクト化を図ることができると共に、酸化によって発生した高温流体中の有用ガスを第1の熱分解領域及び/又は第2の熱分解領域を介して改質生成物として回収することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the first pyrolysis region, the second pyrolysis region, and the oxidation reaction region are arranged in the same reaction vessel, and the high-temperature fluid generated in the oxidation reaction region is Since the gas is directly supplied into the pyrolysis region and / or the second pyrolysis region, it is possible to reduce the size of the apparatus configured to reform the hydrocarbon-based heavy raw material, and it is generated by oxidation. The useful gas in the hot fluid can be recovered as a reformed product via the first pyrolysis region and / or the second pyrolysis region.
請求項6に記載の発明によれば、上記高温流体を、残留重質成分の部分酸化反応(即ち、残留重質成分を完全燃焼させる理論酸素量より少ない酸素量の下で行う不完全燃焼)により発生させているので、H2、CH4、CO等の有用ガスを発生させることが可能である。ここで発生したH2は、熱分解で生じた軽質成分の不飽和結合に水添し、軽質成分を軽油等の価値の高い基材となる改質生成物とすべく改質することができると共に、CH4やCO等とともに燃料電池やガスタービンなどに利用可能な有用な燃料の基材となる改質生成物として回収することもできる。 According to the invention described in claim 6, the high-temperature fluid is subjected to partial oxidation reaction of residual heavy components (that is, incomplete combustion performed under an oxygen amount smaller than the theoretical oxygen amount that completely burns the residual heavy components). Therefore, it is possible to generate useful gases such as H 2 , CH 4 , and CO. The generated H 2 can be hydrogenated to unsaturated bonds of light components generated by thermal decomposition, and the light components can be modified to become a modified product that becomes a valuable base material such as light oil. At the same time, it can be recovered as a reformed product that becomes a base material of useful fuel that can be used in fuel cells, gas turbines, and the like together with CH 4 and CO.
更に、上記COについては、例えば上述した第1の熱分解領域及び第2の熱分解領域を水蒸気の亜臨界(高圧水蒸気)あるいは超臨界の雰囲気状態まで加圧することによって、次の式(1)で示す反応が活発に生じ、水素の発生に寄与することができるので、第1の熱分解領域又は第2の熱分解領域における軽質成分を改質する上で有用である。
CO+H2O→CO2+H2 …(1)
Further, with respect to the CO, for example, the following equation (1) is obtained by pressurizing the first pyrolysis region and the second pyrolysis region described above to a subcritical (high pressure steam) or supercritical atmosphere state of steam. Since the reaction shown in (2) occurs actively and can contribute to the generation of hydrogen, it is useful for reforming light components in the first pyrolysis region or the second pyrolysis region.
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (1)
(第1の実施の形態)
本発明を実施するための最良の形態としての第1の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment as the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
この第1の実施の形態で示す炭化水素系重質原料の改質装置は、図1に示すように、重質油(炭化水素系重質原料)に対して軽質化を伴う改質処理を行うものであり、第1の熱分解領域構成部(第1の熱分解領域)1と、第2の熱分解領域構成部(第2の熱分解領域)2と、残留重質成分収容部3とを備えた構成になっている。また、重質油は、石油精製設備において減圧蒸留した後のアスファルトに相当するものを示している。 The hydrocarbon heavy material reforming apparatus shown in the first embodiment, as shown in FIG. 1, performs a reforming process that involves lightening heavy oil (hydrocarbon heavy material). 1st pyrolysis area | region structure part (1st pyrolysis area | region) 1, 2nd pyrolysis area | region structure part (2nd pyrolysis area | region) 2, and residual heavy component accommodating part 3 It is the composition provided with. Moreover, heavy oil has shown what corresponds to asphalt after carrying out vacuum distillation in an oil refinery facility.
第1の熱分解領域構成部1は、その内部に、重質油が水と共に供給されるようになっていると共に、その内部が300〜500℃の温度に加熱された状態に維持されるようになっている。また、第1の熱分解領域構成部1内の圧力は、水の臨界点の圧力(約22.1MPa)の前後の圧力に加圧され、高圧水蒸気あるいは超臨界水等の高温高圧の状態になっている。なお、水の臨界点の温度は約374℃である。 The first pyrolysis region constituting unit 1 is configured such that heavy oil is supplied together with water therein, and the inside thereof is maintained in a state heated to a temperature of 300 to 500 ° C. It has become. In addition, the pressure in the first pyrolysis region component 1 is pressurized to a pressure around the critical point of water (about 22.1 MPa) to a high temperature and high pressure state such as high-pressure steam or supercritical water. It has become. The temperature at the critical point of water is about 374 ° C.
第2の熱分解領域構成部2は、その内部に、第1の熱分解領域構成部1において重質油から熱分解によって分離された軽質成分としての成分Aが高温高圧の水蒸気に同伴された状態で供給されるようになっていると共に、その内部が400〜600℃の温度に維持されるようになっている。また、第2の熱分解領域構成部2内の圧力は、第1の熱分解領域構成部1内の圧力よりやや低いが、当該第1の熱分解領域構成部1と同程度の圧力に維持されるようになっている。
In the second
また、第1の熱分解領域構成部1において重質油から分離された成分A以外の残留重質成分としての成分Bは、第1の熱分解領域構成部1の温度以下の温度である100〜500℃に維持された状態で、当該第1の熱分解領域構成部1から排出されるようになっている。 Further, the component B as the residual heavy component other than the component A separated from the heavy oil in the first pyrolysis region constituting unit 1 is a temperature equal to or lower than the temperature of the first pyrolysis region constituting unit 1 100. While being maintained at ˜500 ° C., it is discharged from the first pyrolysis region constituting unit 1.
残留重質成分収容部3は、第1の熱分解領域構成部1から排出された成分Bを収容するようになっている。 The residual heavy component storage unit 3 stores the component B discharged from the first pyrolysis region constituting unit 1.
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置を用いた改質方法は、重質油を、水蒸気を含む300〜500℃の第1の熱分解領域構成部1に投入して改質処理を行った後、第1の熱分解領域構成部1において重質油から熱分解により分離された成分Aを水蒸気と共に400〜600℃の第2の熱分解領域構成部2に移行させて更に改質処理し、改質生成物Cとする方法である。
In the reforming method using the hydrocarbon heavy material reforming apparatus configured as described above, heavy oil is introduced into the first pyrolysis region constituting unit 1 at 300 to 500 ° C. containing water vapor. After the reforming treatment, the component A separated from the heavy oil by pyrolysis in the first pyrolysis region component 1 is transferred to the second
そして、第1の熱分解領域構成部1において分離された成分A以外の成分Bを第1の熱分解領域構成部1の温度以下の温度である100〜500℃に維持した状態で、当該第1の熱分解領域構成部1から排出することになる。 And in the state which maintained the components B other than the component A isolate | separated in the 1st pyrolysis area | region structure part 1 at 100-500 degreeC which is the temperature below the temperature of the 1st pyrolysis area | region structure part 1. 1 is discharged from the thermal decomposition region constituting unit 1.
更に、第2の熱分解領域構成部2において成分Aを改質した後の改質生成物Cを上述した石油精製設備におけるガソリン、灯油、軽油等の既設の精製処理部4に送り、当該改質生成物Cを軽油等を生産するための基材に利用することになる。
Further, the reformed product C after reforming the component A in the second pyrolysis
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置及び改質方法においては、重質油を300〜500℃の第1の熱分解領域構成部1に投入することによって、沸点の比較的低い成分Aを分離することができる。 In the hydrocarbon heavy raw material reforming apparatus and reforming method configured as described above, by introducing heavy oil into the first pyrolysis region constituting part 1 at 300 to 500 ° C., the boiling point of A relatively low component A can be separated.
この場合、第1の熱分解領域構成部1の温度が300℃以上に設定されているので、比較的多くの成分Aを取り出すことができる。また、第1の熱分解領域構成部1の温度が500℃以下に設定されているので、重質油に含有されている例えば硫黄、窒素、種々の金属等の不純物や、コークスの発生しやすい成分等が成分Aに混入する割合を低減することができる。 In this case, since the temperature of the 1st pyrolysis area | region structure part 1 is set to 300 degreeC or more, comparatively much component A can be taken out. Moreover, since the temperature of the 1st pyrolysis area | region structure part 1 is set to 500 degrees C or less, it is easy to generate | occur | produce impurities, such as sulfur, nitrogen, various metals, etc. which are contained in heavy oil, and coke. The proportion of components and the like mixed into component A can be reduced.
また、成分Aは、第2の熱分解領域構成部2において、更に熱分解され、軽質化等の改質処理がなされることになる。この場合、第2の熱分解領域構成部2内が400℃以上の高圧水蒸気あるいは超臨界水の状態になっているので、更に、成分Aの軽質化や、脱硫等の改質を進行させることができる。
In addition, the component A is further thermally decomposed in the second pyrolysis
更に、第2の熱分解領域構成部2の熱分解領域の温度が600℃以下に設定されているので、成分Aにおけるコーキングの発生を充分抑えることができる。このコーキングは、コークスの発生しやすい成分が成分Aに混入する割合が低減されていることからも、抑えることができる。
Furthermore, since the temperature of the pyrolysis region of the second
従って、軽油等の価値の高い製品油の基材となる改質生成物Cを多く回収することができると共に、この改質生成物Cとして、不純物やコークスの極めて少ないものを得ることができる。 Accordingly, it is possible to recover a large amount of the modified product C that becomes a base of product oil having a high value such as light oil, and it is possible to obtain an extremely small amount of impurities and coke as the modified product C.
更に、成分Bを第1の熱分解領域構成部1以下の温度で当該第1の熱分解領域構成部1から排出するようになっているので、第1の熱分解領域構成部1が500℃以下に抑えられていることと相まって、成分Bが過度に加熱されて熱分解されるのを防止することができる。このため、成分Bの粘度が高くなるのを防止することができるので、成分Bが第1の熱分解領域構成部1内に堆積したり、当該第1の熱分解領域構成部1内等を閉塞したりするのを防止することができる。従って、成分Bの取り扱いが極めて簡単になる。 Furthermore, since the component B is discharged from the first pyrolysis region constituent unit 1 at a temperature equal to or lower than the first pyrolysis region constituent unit 1, the first pyrolysis region constituent unit 1 is 500 ° C. Combined with being suppressed below, component B can be prevented from being excessively heated and thermally decomposed. For this reason, since it can prevent that the viscosity of the component B becomes high, the component B accumulates in the 1st pyrolysis area | region structure part 1, the said 1st pyrolysis area | region structure part 1 grade | etc., Etc. It is possible to prevent obstruction. Therefore, the handling of the component B becomes extremely simple.
また、第1の熱分解領域構成部1以下の温度として、100〜500℃としたのは、100℃未満では成分Bの粘度が高くなり第1の熱分解領域構成部1からの排出が困難になるからであり、500℃超では成分Bの過度の加熱や、当該成分Bのコーキングの発生によって粘度が高くなり、この場合も第1の熱分解領域構成部1からの排出が困難になるからである。 In addition, the temperature of the first pyrolysis region constituting unit 1 or lower is set to 100 to 500 ° C. If the temperature is less than 100 ° C., the viscosity of the component B becomes high and it is difficult to discharge from the first pyrolysis region constituting unit 1. If the temperature exceeds 500 ° C., the viscosity of the component B increases due to excessive heating of the component B or coking of the component B, and in this case also, the discharge from the first pyrolysis region constituting unit 1 becomes difficult. Because.
{発明を実施するための異なる形態} {Different forms for carrying out the invention}
次に、本発明を実施するための異なる形態としての第2の実施の形態及び第3の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Next, a second embodiment and a third embodiment as different modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
まず、第2の実施の形態を図2を参照しながら説明する。但し、第1の実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。 First, a second embodiment will be described with reference to FIG. However, elements common to the constituent elements shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified.
この第2の実施の形態で示す炭化水素系重質原料の改質装置が第1の実施の形態で示した炭化水素系重質原料の改質装置と異なる点は、第1の熱分解領域構成部1から排出された成分Bを酸化反応領域構成部(酸化反応領域)5に移行させ、この酸化反応領域構成部5において成分Bの酸化反応によって生じた酸化反応熱を第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2の加熱に用いている点である。
The hydrocarbon heavy material reforming apparatus shown in the second embodiment is different from the hydrocarbon heavy raw material reforming apparatus shown in the first embodiment in the first pyrolysis region. The component B discharged from the component 1 is transferred to the oxidation reaction region component (oxidation reaction region) 5, and the oxidation reaction heat generated by the oxidation reaction of the component B in this oxidation
即ち、酸化反応領域構成部5は、成分Bが供給されるようになっていると共に、水及び酸化剤(主として酸素。空気等でもよい)が供給されるようになっている。酸化反応領域構成部5内への酸化剤の供給量は、成分Bの部分酸化反応(不完全燃焼)が生じるように制限されるようになっている。
That is, the oxidation reaction
また、上述した酸化反応熱は、成分Bの酸化反応によって生じた高温ガス(高温流体)を、第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2内に直接供給することによって、これらの第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2内の温度を上述した温度に維持すべく加熱するのに用いられている。
Further, the oxidation reaction heat described above directly supplies the high-temperature gas (high-temperature fluid) generated by the oxidation reaction of component B into the first pyrolysis region constituting unit 1 and the second pyrolysis
更に、酸化反応領域構成部5で生じた高温ガスは、第1の熱分解領域構成部1に供給する重質油及び水の予熱やその他にも利用される。また、高温ガス中の水素は、精製処理部4に供給され、精製のために使用されるようになっている。なお、図2において、5aは、高温ガスの熱を重質油に伝達させるための熱交換器であり、5bは、同高温ガスの熱を水に伝達させるための熱交換器である。
Further, the high temperature gas generated in the oxidation reaction
また、酸化反応領域構成部5内の温度は、800〜1200℃に維持されるようになっており、この温度に相当する温度の高温ガスが第1の熱分解領域構成部1、第2の熱分解領域構成部2、その他に直接供給されるようになっている。なお、上記温度の高温ガスを例えばより低温の水蒸気と混合して温度調整してから第1の熱分解領域構成部1、第2の熱分解領域構成部2、その他に供給するように構成してもよい。
In addition, the temperature in the oxidation reaction
更に、酸化反応領域構成部5内で発生した高温ガスは、第1の熱分解領域構成部1、第2の熱分解領域構成部2等に供給されるようになっている。このため、酸化反応領域構成部5内は、第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2より圧力の高い高圧水蒸気あるいは超臨界水の雰囲気状態となっている。
Further, the high temperature gas generated in the oxidation reaction
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置を用いた改質方法は、第1の熱分解領域構成部1から排出された成分Bを酸化反応領域構成部5に移行させ、この酸化反応領域構成部5において成分Bの酸化反応によって生じた酸化反応熱を第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2の加熱に用いる方法である。
In the reforming method using the hydrocarbon heavy material reforming apparatus configured as described above, the component B discharged from the first pyrolysis region constituting unit 1 is transferred to the oxidation reaction
また、成分Bの不完全燃焼によって生じた高温ガスを、第1の熱分解領域構成部1内及び第2の熱分解領域構成部2内に直接供給することにより、当該第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2を加熱すると共に、熱交換器5a、5bに供給して、重質油や水の加熱等に用いることになる。
Further, by supplying the high-temperature gas generated by the incomplete combustion of the component B directly into the first pyrolysis region constituting unit 1 and the second pyrolysis
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置及び改質方法においては、第1の熱分解領域構成部1から排出した成分Bを酸化反応領域構成部5で酸化させ、その酸化反応熱を第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2等の加熱に用いているので、成分Bを、重質油を改質するための熱源として有効に利用することができると共に、最終的に廃棄物となる残渣の低減を図ることができる。
In the hydrocarbon heavy material reforming apparatus and reforming method configured as described above, the component B discharged from the first pyrolysis region constituting unit 1 is oxidized by the oxidation reaction
また、成分Bの酸化反応によって生じた高温ガスを、酸化反応領域構成部5から第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2に供給し、当該第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2の加熱に用いているので、高温ガスを搬送するための動力が不要になる。従って、エネルギ効率の向上を図ることができる。
Further, the high-temperature gas generated by the oxidation reaction of component B is supplied from the oxidation reaction
しかも、酸化反応領域構成部5で発生した高温ガスを第1の熱分解領域構成部1内及び第2の熱分解領域構成部2内に直接供給しているので、高温ガス中の有用ガスを第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2を介して改質生成物Cとして回収することができる。
Moreover, since the high-temperature gas generated in the oxidation reaction
更に、高温ガスを、成分Bの部分酸化反応(不完全燃焼反応)により発生させているので、H2、CH4、CO等の有用ガスを発生させることができる。ここで発生したH2は、第1の熱分解領域構成部1や第2の熱分解領域構成部2における成分Aを軽油等の製品油の基材となる改質生成物Cとすべく改質するために有効に利用することができると共に、CH4やCO等とともに燃料電池やガスタービンなどの燃料の基材となる改質生成物Cとして回収することができる。
Furthermore, since the high-temperature gas is generated by the partial oxidation reaction (incomplete combustion reaction) of component B, useful gases such as H 2 , CH 4 , and CO can be generated. The H 2 generated here is modified so that the component A in the first pyrolysis region constituting unit 1 and the second pyrolysis
更に、上記COについては、上述した式(1)の反応によって、水素の発生に寄与することができる。 Further, the CO can contribute to the generation of hydrogen by the reaction of the above-described formula (1).
なお、酸化反応領域構成部5内の温度を800〜1200℃に設定したのは、800℃未満であると、酸化反応速度が十分でなく、未反応の残渣が残りやすくなるからであり、1200℃を超えると、酸化反応領域構成部5等を構成する部材に強度不足等の問題が生じるおそれがあるからである。
The reason why the temperature in the oxidation reaction
(第3の実施の形態) (Third embodiment)
次に、第3の実施の形態を図3を参照しながら説明する。但し、第2の実施の形態で示した構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. However, the same reference numerals are given to the elements common to the constituent elements shown in the second embodiment, and the description will be simplified.
この第3の実施の形態で示す炭化水素系重質原料の改質装置が第2の実施の形態で示した炭化水素系重質原料の改質装置と異なる点は、第1の熱分解領域構成部1、第2の熱分解領域構成部2及び酸化反応領域構成部5を同一の反応容器6内に収容すべく構成している点である。
The hydrocarbon heavy material reforming apparatus shown in the third embodiment is different from the hydrocarbon heavy raw material reforming apparatus shown in the second embodiment in the first pyrolysis region. It is the point which is comprised so that the structure part 1, the 2nd thermal decomposition area |
また、図3において、5cは、成分Bを燃料として積極的に燃焼させるべく、当該成分Bを酸化反応領域構成部5に設けられた燃焼用のノズルに供給するためのポンプである。
In FIG. 3, reference numeral 5 c denotes a pump for supplying the component B to a combustion nozzle provided in the oxidation reaction
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置を用いた改質方法は、反応容器6内の酸化反応領域構成部5で発生した高温ガスを、同一の反応容器6内に配置された第1の熱分解領域構成部1内及び第2の熱分解領域構成部2内に直接供給することになる。
In the reforming method using the hydrocarbon heavy material reforming apparatus configured as described above, the high-temperature gas generated in the oxidation reaction
上記のように構成された炭化水素系重質原料の改質装置及び改質方法においては、第1の熱分解領域構成部1、第2の熱分解領域構成部2及び酸化反応領域構成部5を同一の反応容器6内に収容すべく配置しているので、炭化水素系重質原料の改質装置のコンパクト化を図ることができる。
In the hydrocarbon heavy material reforming apparatus and reforming method configured as described above, the first pyrolysis region constituting unit 1, the second pyrolysis
なお、上記各実施の形態においては、第1の熱分解領域構成部1内の温度を300〜500℃に維持する例を示したが、この温度は380〜450℃に維持することがより好ましい。その理由は、上記温度を380℃以上とすることによって、成分Aの収率をより高めることができると共に、成分Bの粘度を低下させ当該成分Bの流動性をより適正な範囲に維持することができるからである。また、上記温度を450℃以下にすることによって、成分B中の不純物や、コークスの発生しやすい成分等が成分Aに移行する割合をより低減することができるからである。 In each of the above embodiments, the example in which the temperature in the first pyrolysis region constituting unit 1 is maintained at 300 to 500 ° C. has been shown, but it is more preferable to maintain this temperature at 380 to 450 ° C. . The reason is that by setting the above temperature to 380 ° C. or higher, the yield of component A can be further increased, the viscosity of component B is reduced, and the fluidity of component B is maintained in a more appropriate range. Because you can. Moreover, it is because the ratio in which the impurity in the component B, the component which is easy to generate | occur | produce coke, etc. transfers to the component A can be reduced more by making the said temperature into 450 degrees C or less.
また、第2の熱分解領域構成部2内の温度を400〜600℃に維持する例を示したが、この温度は430〜520℃に維持することがより好ましい。即ち、上記温度が430℃未満では、成分Aを改質した後の改質生成物C中に比較的重質な成分が存在することになるので、当該改質生成物Cを基材として精製処理部4で精製しても、C重油程度の価値の低い製品油の割合が多くなる。
Moreover, although the example which maintains the temperature in the 2nd pyrolysis area |
一方、上記温度が520℃超になると、軽質なガス状の成分が改質生成物C中に含まれる割合が増加する反面、製品油となる成分が改質生成物C中に含まれる割合が低下することになる。しかも、その製品油となる成分中の芳香属の割合が増加するので、当該成分を含む改質生成物を精製処理部4で精製しても、A重油程度の価値の低い製品油の割合が多くなる。更に、成分A中の軽質な成分については更に過度な分解が起こるため、このような改質後の改質生成物Cを精製処理部4で精製する際には工程の負荷(残留炭素量やジエン化合物による負荷)が増加すことになる。
On the other hand, when the temperature exceeds 520 ° C., the proportion of light gaseous components contained in the reformed product C increases, while the proportion of components that become product oil is contained in the reformed product C. Will be reduced. Moreover, since the proportion of aromatics in the component that becomes the product oil increases, even if the refined product containing the component is refined by the
従って、第2の熱分解領域構成部2内の温度は、上述のように430〜520℃に設定することがより好ましい。
Therefore, the temperature in the second pyrolysis
更に、上記第2及び第3の実施の形態においては、高温ガスを第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2の双方に供給するように構成したが、この高温ガスは、第1の熱分解領域構成部1及び第2の熱分解領域構成部2の何れか一方に供給し、高温ガスが供給されない他方については、他の加熱手段等によって加熱するように構成してもよい。
In the second and third embodiments, the high temperature gas is supplied to both the first pyrolysis region constituting unit 1 and the second pyrolysis
また、高温ガスの熱は、熱交換器等を介して間接的に第1の熱分解領域構成部1又は第2の熱分解領域構成部2に供給するように構成してもよい。
Moreover, you may comprise so that the heat | fever of high temperature gas may be indirectly supplied to the 1st pyrolysis area | region structure part 1 or the 2nd pyrolysis area |
1 第1の熱分解領域構成部(第1の熱分解領域)
2 第2の熱分解領域構成部(第2の熱分解領域)
5 酸化反応領域構成部(酸化反応領域)
A 成分(軽質成分)
B 成分(残留重質成分)
C 改質生成物
1 1st pyrolysis area | region structure part (1st pyrolysis area | region)
2 Second pyrolysis region component (second pyrolysis region)
5 Oxidation reaction region component (oxidation reaction region)
A component (light component)
B component (residual heavy component)
C Modified product
Claims (6)
上記炭化水素系重質原料を、水蒸気を含む300〜500℃の第1の熱分解領域に投入して改質処理を行った後、
上記第1の熱分解領域において上記炭化水素系重質原料から熱分解により分離された軽質成分を上記水蒸気と共に400〜600℃の第2の熱分解領域に移行させて更に改質処理し、改質生成物とすることを特徴とする炭化水素系重質原料の改質方法。 A hydrocarbon heavy material reforming method for performing a reforming process with lightening on a hydrocarbon heavy material,
After carrying out the reforming treatment by introducing the hydrocarbon-based heavy raw material into the first pyrolysis region containing 300 to 500 ° C. containing steam,
The light component separated from the hydrocarbon heavy raw material by pyrolysis in the first pyrolysis region is transferred to the second pyrolysis region at 400 to 600 ° C. together with the water vapor, further reformed, and modified. A method for reforming a heavy hydrocarbon-based feedstock, characterized in that it is a quality product.
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